【摘 要】
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随着信息技术的不断发展,信号种类愈发丰富,信号带宽也变得越来越大。针对射频信号的采集,若仍要按照奈奎斯特采样定理,则需要的采样速率会十分惊人。这对模数转换器的性能有更高的要求,逐渐成为采样系统设计的瓶颈。调制宽带转换器（Modulated Wideband Converter,MWC）是模拟信息转换技术中的一种,以压缩感知理论为基础,针对频域稀疏的多频带信号能够同时进行压缩和采样。但其硬件实现仍面
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随着信息技术的不断发展,信号种类愈发丰富,信号带宽也变得越来越大。针对射频信号的采集,若仍要按照奈奎斯特采样定理,则需要的采样速率会十分惊人。这对模数转换器的性能有更高的要求,逐渐成为采样系统设计的瓶颈。调制宽带转换器（Modulated Wideband Converter,MWC）是模拟信息转换技术中的一种,以压缩感知理论为基础,针对频域稀疏的多频带信号能够同时进行压缩和采样。但其硬件实现仍面临许多实际问题,如器件的非理想特性、物理通道的时延以及系统触发的精度等因素均有可能导致重构结果不理想甚至无法实现重构。因此,本文将在理论分析的基础上设计射频MWC系统,并对严重影响系统性能的非理想因素进行校准,验证其在不同条件下的信号重构能力。具体内容如下:1、深入研究MWC理论。首先分析压缩采样与信号恢复原理,在此基础上对信道扩展原理与信号重构原理进行介绍。同时,基于理论研究对射频MWC系统的设计进行需求分析,推导计算实际系统的参数指标,并根据参数指标分析各个功能模块的需求。2、设计射频MWC平台。首先完成硬件设计,主要包括高速伪随机序列发生器、ADC采集模块以及射频调制通道三个功能模块,并完成Zynq开发板、ADC芯片,以及功分器、混频器、滤波器和放大器等射频器件的选型;其次完成固件设计,在Zynq中实现伪随机序列发生模块、ADC采样模块以及数据传输模块;最后完成软件设计,包括PS端的软件设计和上位机的用户控制程序。3、对射频MWC系统中器件响应和混频序列的非理想因素进行分析和校准。首先对实际系统的非理想因素进行分析,确定不同因素对信号重构结果的影响,并对严重影响重构结果的因素进行校准。其次通过频域补偿法校准低通滤波器不理想的频响特性,通过移位搜索法校准高速伪随机序列的不确定性。4、对射频MWC系统进行功能验证。组建实验测试平台,针对不同类型的多频带频域稀疏信号进行实验,比较不同条件下此系统对信号的恢复能力,验证系统重构性能。最终完成的系统可以实现以4通道,单通道125MSa/s的采样速率对奈奎斯特频率为8GHz、频带个数为4、单频带最大带宽为20MHz的信号进行采样,重构信噪比达到15d B,验证了MWC理论在实际射频系统中的性能。
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